Probleem 1: A keen eye
Leerdoelen:
1. Wat zijn de verschillende onderdelen van het oog en wat zijn hun functies?
2. Hoe wordt licht in je oog verwerkt/hoe worden objecten waargenomen in het oog?
3. Welke problemen/ziektes kunnen er zijn in het oog?
4. Hoe werkt contrast en perspectief/hoe ervaren we optische illusies?
A vitreous chamber G hoornvlies
B optic nerve H anterior chamber
C fovea I pupil
D netvlies J iris
E choroid K lens
F sclera L blinde vlek
Oog: waar visie begint, ronde vorm, 22-24 mm dik.
Sclera: beschermend laagje over het buitenste membraan, wat je ervan kunt zien is het witte
deel in je oog, en de transparante cornea
Choroid: middelste membraan, binnenste van de sclera, bevat de meeste bloedvaten die het
binnenste deel van het oog voorzien van zuurstof en voedingsstoffen
Retina (netvlies): binnenste membraan, waar aangescherpte beelden van de objecten
aankomen, bevat receptoren voor visie en vele neuronen met elk een andere functie, drie
nuclear layers (outer, inner en ganglian cell layer)
Cornea: doorzichtig membraan aan de voorkant van het oog, licht komt hier als eerst
doorheen. Cornea buigt het licht en zorgt voor focus. Kan voor 80% scherpstellen maar zit
vast op één plek dus kan de focus niet aanpassen (dit doet de lens voor de overige 20%).
Lens: doorzichtige structuur aan de voorkant van het oog, ‘’breekt’’ licht dat door de pupil
komt zodat het licht goed gefocust is op het netvlies
o Focal length: de afstand van de lens waarop het beeld van een object in focus is,
wanneer het object ver weg is van de lens
Iris: gekleurde deel van het oog, controleert de grootte van de pupil door samenspannen en
relaxen, vooral als reactie op de intensiteit van licht
o Pupillary reflex: fel licht samenspannen, kleinere pupil, donker relaxen,
grotere pupil)
Pupil: de opening in het midden van de iris, hierdoor komt licht het oog binnen
Rods en cones (staafjes en kegeltjes): bevatten lichtgevoelige chemicaliën genaamd visuele
pigmenten die reageren op licht en elektrische signalen triggeren (deze signalen vloeien door
het netwerk van neuronen die samen de retina vormen). Staafjes zorgen voor zwartwit visie
in gedimd licht en kegeltjes zorgen voor detail en kleurvisie in fel licht.
Optic nerve: achterin het oog, hier komen de elektrische signalen aan, stuurt signalen door
naar het brein.
Drie kamers in het oog:
Anterior chamber: de ruimte tussen de cornea en de iris, gevuld met aqueous humor
(doorzichtige, dunne vloeistof)
Posterior chamber: de ruimte tussen de iris en de lens, gevuld met aqueous humor
Vitreous chamber: het binnenste gedeelte van het oog, de kern, gevuld met vitreous humor
(een heldere, gel-achtige vloeistof)
, Intraocular pressure: druk van de vloeistoffen in de drie kamers, deze moet groter zijn dan
de luchtdruk zodat de ogen niet uit elkaar spatten; als de druk echter te groot is kan dit voor
glaucoma zorgen
Synaptic layers: twee lagen in het netvlies die de drie nucleaire lagen van elkaar scheiden.
Reis van licht: cornea pupil lens netvlies.
Reis van neurale signalen in het netvlies:
Luminance contrast: verschil in de intensiteit van verlichting in aangrenzende locaties van het
netvlies.
Nucleaire lagen:
1. Buitenste laag: fotoreceptoren
2. Binnenste laag: horizontale, bipolaire, amacrine
3. Retinale ganglion cellen
Accommodatie: spieren aan de voorkant van het oog spannen zich aan en
verhogen de buiging van de lens zodat deze dikker wordt. Hiermee wordt er
voorkomen dat dingen als wazig gezien worden doordat objecten dichterbij staan
(in dat geval worden de lichtstralen meer ‘’hoekig’’ (zie plaatje b) en wordt de
,focus verloren). Accommodatie gebeurt vaak onbewust, waardoor mensen geloven dat alles, zowel
dichtbij als ver weg, altijd in focus is. Dit is niet waar want de lens is constant aan het ‘’verbuigen’’
om objecten scherp te stellen.
Near point: de afstand waarop de lens zich niet meer kan aanpassen om objecten die heel
dichtbij staan in focus te brengen.
Far point: de afstand waarop een lichtpunt gefocust wordt op de retina.
Elektromagnetisch spectrum: continuüm van elektromagnetische energie geproduceerd door
elektrische lading, wordt uitgestraald als golven. Visie begint wanneer zichtbaar licht gereflecteerd
wordt van objecten in het oog.
Golflengte: de afstand tussen de pieken van de elektromagnetische golven.
Problemen met zicht
Presbyopia (old eye): niet meer kunnen accommoderen omdat de lens harder wordt en de
spieren zwakker worden met de tijd, de afstand van het near point wordt steeds langer
naarmate iemand ouder wordt.
Myopia (nearsightedness): onvermogen om verre objecten helder te zien. Komt omdat het
myopische oog parallelle lichtstralen tot focus brengt in de retina waardoor het beeld dat de
retina bereikt wazig is. Twee oorzaken:
1. Refractive myopia: de cornea en/of lens buigt het licht te veel
2. Axial myopia: de oogbal is te lang
Hyperopia (farsightedness): onvermogen om objecten dichtbij helder te zien. In
hyperopische ogen zit het focuspunt achter de retina omdat de oogbal te kort is. Door
accommodatie wordt het focuspunt teruggebracht naar de retina, waardoor mensen met
hyperopia verre objecten wel goed kunnen zien. Het is dan moeilijker om dichtbije objecten
goed te zien omdat accommodatie vooral gaat over het terugbrengen van het focuspunt naar
de retina. Het constante accommoderen kan zorgen voor oogpijn en hoofdpijn.
Transduction: de transformatie van licht naar elektriciteit, voordat het brein visie kan creëren moet
licht op de retina veranderd worden in elektriciteit.
Receptors: neurons gespecialiseerd in het ontvangen van omgevingsenergie en dit
transformeren in elektriciteit.
Staafjes en kegeltjes: ontvangers voor visie.
o Outer segment: hier wordt het licht gecreëerd in elektriciteit, bevat bepaalde discs
die bestaan uit duizenden visuele pigment molecules. Deze is opgemaakt uit een
lange streng van de proteïne opsin, die 7 keer heen en weer gaat langs het disc-
membraan. Elk visuele pigment molecuul bevat één retinal molecule; deze is cruciaal
voor transductie want dit is het gedeelte van het visuele pigment dat gevoelig is voor
licht.
Isomerization: wanneer een licht photon de retinal molecule raakt verandert het van vorm zodat het
uit het opsin steekt. Deze stap in het proces triggert de transformatie van licht naar elektriciteit.
Hecht’s Psychophysical Experiment experiment naar hoeveel visuele pigment moleculen
geïsomeerd moeten worden zodat iemand kan zien. Hij bepaalde hiervoor de grens (threshold) van
een persoon voor het zien van een korte lichtflits. Hij vond dat een persoon een lichtflits kan
detecteren die 100 photons bevat. Om te bepalen hoeveel visuele pigment moleculen dan
geïsomeerd worden keek hij naar wat er met de 100 photons gebeurde voordat ze het visuele
pigment bereikten.
, 1. De helft van de photons stuitert van de cornea of worden geabsorbeerd door de lens en de
vitreous humor (vult de binnenkant van het oog) slechts 50 van de 100 photons bereiken
de retina.
2. Slechts 7 van de 50 photons worden geabsorbeerd door het lichtgevoelige retinale deel van
het visuele pigment, de rest kwam in de opsin of slipte tussen visuele receptoren door.
3. Een persoon kan dus zien als er 7 visuele pigment moleculen geïsomeerd worden.
Hij ontdekte ook dat een staaf-receptor geactiveerd kan worden door de isomerisatie van 1 visueel
pigment molecuul.
Enzyme: een biologische chemische stof die chemische reacties kan faciliteren.
Enzyme cascade: de isomerisatie van een enkele visuele pigment molecule die duizenden chemische
reacties triggert, en deze triggeren er weer duizend meer. Denk aan een enkele lucifer die een heel
vuurwerkspektakel kan aansteken.
Staafjes en kegeltjes
De verdeling van staafjes en kegeltjes hangt af van de locatie van de retina.
Fovea: klein gebied dat alleen kegeltjes bevat, wanneer we direct naar een object kijken valt
het beeld op de fovea.
Peripheral retina: bevat alles van de retina behalve de fovea, bevat zowel staafjes als
kegeltjes maar meer staafjes dan kegeltjes.
Blind spot: gebied in de retina waar geen receptoren zijn. Mensen zijn zich vaak niet bewust
van de blind spot omdat deze buiten ons visuele veld valt waar objecten niet scherp gefocust
zijn. Omdat we niet weten waar we moeten zoeken is de blind spot moeilijk te ontdekken.
Ook kan het komen door een bepaald mechanisme in het brein, die de plek waar het beeld
wegvalt ‘’opvult’’. Dit mechanisme creëert dan een perceptie die de omgeving matcht.
Macular degeneration: vernietigt de fovea en een klein gebied eromheen, dit creëert een blinde vlek
in centrale visie. Hierdoor kan het gebeuren dat iemand naar iets kijkt en het beeld vervolgens
kwijtraakt.
Retinitis pigmentosa: degeneratie van de retina die van de ene generatie wordt overgegeven op de
andere, valt de perifere rod receptoren aan wat resulteert in slechte visie in het perifere visuele veld.
In ernstige gevallen worden de foveal cone receptoren ook aangevallen wat resulteert in complete
blindheid.
Dark adaptation: proces waarbij het oog gevoeliger wordt in het donker.
Dark adaptation curve: een plot van hoe visuele gevoeligheid
verandert in het donker, laat twee fases zien waarin dit gebeurt.
1. Initial rapid stage: eerste 3-4 minuten nadat het licht uit is, komt
door aanpassing van de cone receptoren
2. Later slowe stage: nieuwe stijging in gevoeligheid na 7-10
minuten tot ongeveer 20-30 minuten nadat het licht uit is, komt
door aanpassing van de rod receptoren
Dark-adapted sensitivity: de gevoeligheid aan het eind van dark
adaptation
Light-adapted sensitivity: gevoeligheid voor licht wanneer dark
adaptation vordert, wordt de persoon ook gevoeliger voor licht
Rod-cone break: punt waarop de staafjes de dark adaptation curve
beginnen te bepalen
